底栖藻类对浅水湖泊沉积物/水层磷循环的调节过程及机理：基于放射性同位素示踪研究

沉积物/水层耦合作用是决定浅水湖泊生态系统特征的关键过程之一,已有研究主要关注沉水植物的影响，而底栖藻类可能在维持浅水湖泊"清水态"中起着重要作用。本项目拟以磷循环为主线，以放射性同位素32P示踪为手段，在构建具有和没有（对照）底栖藻类两类微型水生系统的基础上，分别向水层和沉积物添加32P，通过比较两类系统水层中32P强度的变化，分析底栖藻类对水层磷的去除和对沉积物中磷释放的影响；同时测定底栖藻类中32P强度的变化，分析底栖藻类对水层和间隙水磷的吸收；计算底栖藻类对水层磷吸收、促进水层磷沉降、对间隙水磷的吸收和抑制沉积物磷释放等对降低水层磷的贡献；并通过分析底栖藻类对沉积物表层环境（溶解氧、pH等）的改变，探讨其抑制沉积物磷释放的机理。本研究将进一步揭示底栖藻类维持浅水湖泊"清水态"的磷循环机制，为湖泊保护与修复提供依据。

底栖-水层耦合作用是决定浅水湖泊生态系统特征的最重要过程之一。在该青年基金资助下进行如下研究并取得一些成果：. 采用32P示踪研究了底栖藻类调节P在沉积物与上覆水之间循环中的作用。结果表明底栖藻类去除了上覆水中的P；降低了沉积物P的释放；其光合作用过程中所产生的氧气有助于抑制沉积物P释放。研究表明底栖藻类能降低上覆水中P含量，说明富营养化过程中导致底栖藻类的丧失将加快浅水湖泊由“清水态”向“浊水态”转换。该研究发表在Hydrobiologia. 2013,710(1): 109 -116。. 研究了浅水湖泊中N、P增加对底栖藻类-浮游藻类竞争的影响。结果显示N增加提高了底栖藻类生物量；P增加降低了底栖藻类生物量；N+P增加降低了底栖藻类生物量，但提高了浮游藻类生物量，从而降低了底栖藻类对整个初级生产的贡献。因此，在底栖藻类-浮游藻类竞争过程中，N+P增加比单独的N或P增加对浮游藻类比对底栖藻类生长更有利。表明，N+P增加对浮游藻类生长更有利，N+P增加致使的这种变化可能导致整个浅水湖泊生态系统的改变。该研究发表在Environmental Science and Pollution Research. DOI: 10.1007/s11356-014-3680-3。. 采用中型和添加32P的微型系统实验研究了沉积物食性颤蚓和滤食性双壳类对浅水湖泊中底栖-水层耦合作用的影响。结果表明，颤蚓主要通过加速沉积物P释放以促进浮游藻类增长，而滤食性双壳类很可能通过对浮游藻类的牧食以促进底栖藻类生长，从而利于“清水态”的建立。该研究发表在Water Research.2014, 50: 135-146。. 总之，在该基金资助下，通过32P示踪，研究了底栖藻类在维持浅水湖泊“清水态”中的重要作用，探讨了底栖藻类抑制沉积物磷释放的机理，揭示底栖藻类维持浅水湖泊“清水态”的磷循环机制，为湖泊保护与修复提供了依据。发表论文8篇，其中 SCI 6篇（含2篇已录用），包括Water Research，Environmental Science and Pollution Research，Hydrobiologia等水生态环境重要期刊，超额完成了预定目标。